專利名稱：基于分段線性化的竇性心率震蕩趨勢檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測方法，具體涉及一種基于分段線性化的竇性心率震蕩趨勢檢測方法。屬生物醫(yī)學(xué)信號處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
心率震蕩現(xiàn)象(Heart rate turbulence,HRT)是指一次伴有代償間歇的室性期前收縮(室早)后出現(xiàn)竇性心率先加速，隨后竇性心率減速的現(xiàn)象，具有雙相漲落式變化的特征。自主神經(jīng)活性的評價具有重要的臨床意義，HRT是自主神經(jīng)對單發(fā)室性早搏后出現(xiàn)動脈血壓波動的快速調(diào)節(jié)反應(yīng)，可以評價自主神經(jīng)系統(tǒng)的完整性和穩(wěn)定性。目前在臨床應(yīng)用方面，已肯定HRT作為心肌梗死MI)后死亡率的預(yù)測指標(biāo)，以及急性心肌梗死(AMI)危險分層的指標(biāo)，HRT對其他心血管疾病的風(fēng)險預(yù)測也具有較高的價值。
1.竇性心率震蕩的檢測手段(I)基本檢測手段最常用的設(shè)備是動態(tài)心電圖(Hoher)儀，通常連續(xù)記錄24h，選擇有單個室性早搏且早搏前后均為竇性節(jié)律的連續(xù)記錄，根據(jù)室性期前收縮前后RR間期值的變化進(jìn)行參數(shù)測量與分析。其次，監(jiān)測心電圖可以長時間的記錄心電信號，其捕捉住到單個室性期前收縮的幾率高，也可以應(yīng)用。(2)誘發(fā)性竇性心率震蕩的檢測室早后HRT的測定技術(shù)的一個顯著特點或曰檢測的前提條件是患者必須有一定數(shù)量的室性早搏。然而并非所有的患者均有室性早搏，并且室性早搏有明顯的變異性，即有室性早搏的患者在自然狀態(tài)下，室早發(fā)生的數(shù)量存在70%的自然變化率。這些都使得HRT測定技術(shù)帶有局限性。對沒有自發(fā)性室早的患者則無法進(jìn)行HRT檢測，但是室早是可以被誘發(fā)的，為此人們采用了誘發(fā)性竇性心率震蕩(inducedheart rate turbulence)檢測技術(shù)。誘發(fā)性竇性心率震蕩是用人工心臟單次心室或心房刺激測定的HRT的方法，其應(yīng)用電生理的檢測方法或者通過周圍靜脈臨時插入一根電極導(dǎo)管到達(dá)右心房或右心室，并發(fā)放不同聯(lián)律間期的心室或心房單個期前刺激，測定竇性心率對該刺激的反應(yīng)。2.竇性心率震蕩的檢測指標(biāo)臨床應(yīng)用最廣泛的HRT測量指標(biāo)為震蕩起始(turbulence onset, TO)和震蕩斜率(turbulenceslope, TS)。(I )T0 :代表室性早搏后的竇性心率出現(xiàn)加速現(xiàn)象，可用室性早搏后前2個竇性RR間期的均值減去室性早搏前的2個竇性RR間期均值，兩者之差再除以后者。計算公式
權(quán)利要求
1.一種基于分段線性化的竇性心率震蕩趨勢檢測方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)心電信號預(yù)處理心電信號采樣頻率轉(zhuǎn)換，去除心電信號中的基線漂移、工頻基波及其諧波干擾、肌電干擾； (2)前10秒自學(xué)習(xí)過程建立正常心拍模板，計算此10秒數(shù)據(jù)中所有竇性心拍與心拍模板的均方誤差wch (i),取wch最大值的七倍為模板閾值thbeat,即thbeat = V3 *maK(wch);確立RR間期閾值，取8個RR間期平均值的4/5作為RR間期閥值，RR_Threshold = 4/5mean(RR(i)),其中,i 為 I 8 之間的整數(shù)； (3)HRT樣本采集采用一次離散指數(shù)平滑法公式進(jìn)行竇性RR間期預(yù)測，據(jù)此預(yù)測QRS波的位置pqrs ;之后在預(yù)測位置pqrs附近搜索，從而確定R峰位置，并預(yù)測下一 RR間期；判斷當(dāng)前心搏的類型以及是否采集到符合條件的HRT樣本，從而判定是否能夠進(jìn)行HRT檢測； (4 )分段趨勢分析經(jīng)過以上處理后采集到的所有樣本逐點求平均，通過分段線性化來進(jìn)行分段趨勢分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟(3)具體過程如下 31)預(yù)測RR間期采用一次離散指數(shù)平滑法來進(jìn)行RR間期預(yù)測，據(jù)此預(yù)測QRS波位置pqrs ;取自學(xué)習(xí)過程內(nèi)的RR間期的平均值作為預(yù)測的初始值RRl (0)，對自學(xué)習(xí)過程之后的30秒數(shù)據(jù)采用一次離散指數(shù)平滑法預(yù)測R峰位置，即pqrs(i+l)=PR(i)+RRl(i+l),RRl(i+l) = RRl(i) + a (RR(i)-RRl (i))，0〈 a〈1， 式中，a為平滑系數(shù)，PR為當(dāng)前R峰位置，pqrs為預(yù)測R峰位置，RRl為RR間期預(yù)測值，RR為RR間期真實值；選取a =0. 8，以適應(yīng)發(fā)生室性早搏時RR間期的迅速變化； 32)依據(jù)條件判斷是否提取下一10秒信號，是則提取下一 10秒信號，并用bior2. 2小波進(jìn)行三層分解，否則直接執(zhí)行步驟33)； 其中，判斷條件是PR(i)+RRl (i+1) > 2000; 33)QRS波檢測每次在預(yù)測位置pqrs附近搜索|d3(i)|的最大值cmax,重新確定可變高度閾值
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟35)具體過程如下 351)判斷當(dāng)前心搏是否為期前收縮，是則直接執(zhí)行步驟352)，否則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟359)； 352)判斷當(dāng)前心搏是否為室性早搏，是則直接執(zhí)行步驟353)，否則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟357)；. 353)判斷是否滿足進(jìn)行HRT分析的條件，若滿足則直接執(zhí)行步驟354)，否則轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟357)； . 354)將當(dāng)前RR間期存入RR_hrt向量； .355)判斷所儲存的RR間期個數(shù)LR是否達(dá)到24，是則執(zhí)行步驟356)，否則退出本次循環(huán)； .356)儲存當(dāng)前RR_hrt向量作為一個HRT樣本，計算TO、TS，然后退出本次循環(huán)； .357)判斷0〈LR〈24，是則執(zhí)行步驟358)； .358)將RR向量清零，然后退出本次循環(huán)； .359)提取當(dāng)前心拍，計算當(dāng)前心拍與正常心拍模板的均方誤差van,若van〈thbeat,則為竇性心搏，繼而執(zhí)行步驟3510)，否則執(zhí)行步驟357)； .3510)判斷所儲存的RR間期個數(shù)LR是否達(dá)到354，否則執(zhí)行步驟354)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟(4)具體過程如下 41)將所有HRT樣本逐點求平均，得到RR間期平均值序列RRjneanJfRRjnean向量中室早后20個竇性RR間期作為一個新的序列RR_new ； 42)確定初始分段點用多項式曲線擬合的方法來表示序列，將多項式函數(shù)的極值點、起點與終點作為初始分段點； 43)尋找新分段點計算分段內(nèi)每點與分段兩端點構(gòu)成的三角形的面積S，取面積閾值ths為段內(nèi)各點的S的平均值，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測方法，還包括步驟(5):基于云模型的震蕩趨勢表示，通過云模型用自然語言來表示RR間期變化趨勢，具體步驟如下 首先將語言變量——震蕩趨勢{劇烈加速，中度加速，緩慢加速，平穩(wěn)，緩慢減速，中度減速，劇烈減速}表示為六認(rèn)1伍113111，抱1)^2伍123112，抱2)廣··，A7 (Ex7, En7, He7)}，其中Al，A2, ...，A7是由正態(tài)云模型表示的原子概念，Exl, Ex2, Ex3...，Ex7取值-90，-60，-30，...，90 ;由Al, A2, A3組成概念集加速，A3, A4, A5組成概念集平穩(wěn)，A5, A6, A7組成概念集減速，由此建立了形態(tài)概念樹，隨后依據(jù)angle (i)在形態(tài)概念樹上選取概念集；將第i個直線段的傾斜角度angle (i)依次代入相應(yīng)概念集中3個原子概念的正態(tài)云模型方程，得到angle (i)屬于此概念的隸屬程度,選擇最大隸屬程度的概念作為結(jié)果，如果對兩個概念的隸屬程度相同，則隨機(jī)選取一概念，如此便可以將連續(xù)的傾斜角度轉(zhuǎn)換為有限的自然語言概念來表示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于分段線性化的竇性心率震蕩趨勢檢測方法。采用分段線性化的方法來進(jìn)行分析，具體分析室早后竇性心率的變化趨勢是否存在先加速后減速的過程。它包括以下步驟(1)心電信號預(yù)處理；(2)前10秒自學(xué)習(xí)過程；(3)HRT樣本采集；(4)分段趨勢分析；(5)基于云模型的震蕩趨勢表示。本發(fā)明采用一種分段線性化的方法來檢測竇性心率RR間期變化趨勢，進(jìn)而通過云模型用自然語言來表示震蕩趨勢。本發(fā)明利用MATLAB仿真工具，選擇MIT-BIH心率失常數(shù)據(jù)庫中信號進(jìn)行驗證，能正確檢測出單次室性早搏后竇性心率的變化趨勢；此外采用指數(shù)平滑法預(yù)測QRS波出現(xiàn)位置來輔助QRS波的檢測，利用模板判斷竇性心搏，實現(xiàn)簡單，適合實時處理。
文檔編號A61B5/0472GK103006210SQ20131000982
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者趙捷, 尹文楓, 陳甜甜 申請人:山東師范大學(xué)